Todos os anos, os fazendeiros do Missouri perdem milhões de dólares em nutrientes valiosos que são levados para rios e lagos. Esses nutrientes — nitratos e fosfatos encontrados em fertilizantes — são cruciais para o crescimento das plantas, mas causam estragos na vida aquática quando acabam em cursos d'água.

O pesquisador da Universidade do Missouri Matthias Young acredita ter encontrado uma maneira de manter os nutrientes na terra, onde eles pertencem. Ele está desenvolvendo uma técnica que pode levar a novos tipos de sensores para ajudar os agricultores a medir melhor os nitratos e fosfatos no solo, permitindo que eles usem fertilizantes de forma mais eficiente.

"Nitratos e fosfatos liberados em cursos d'água causam proliferação de algas que matam peixes e prejudicam o turismo em comunidades costeiras", disse Young, professor assistente de engenharia química com nomeação conjunta em química na Faculdade de Artes e Ciências de Mizzou. "Não só isso, mas os fazendeiros não querem nitratos e fosfatos sendo levados para fora de seus campos. Com base em dados da Agência de Proteção Ambiental e do Departamento de Agricultura dos Estados Unidos, estima-se que US$ 100 milhões em fertilizantes sejam desperdiçados todos os anos somente no Missouri. Este trabalho ajuda peixes, vida selvagem, turismo e fazendeiros."

Embora sua equipe ainda esteja resolvendo alguns problemas, a pesquisa de Young mostra-se promissora para uma maneira mais rápida, confiável e econômica de medir íons como nitratos no solo.

Isso é importante porque se os níveis de nitrato estiverem baixos, as plantas não obterão os nutrientes de que precisam para crescer. Mas se estiverem muito altos, adicionar mais fertilizante é desperdício porque o excesso de nitratos irá para os cursos d'água.

Os dispositivos existentes, conhecidos como eletrodos seletivos de íons, podem medir nitratos e fosfatos , mas são caros e imprecisos. Um método atual exige que os agricultores coletem amostras de solo e as enviem para um laboratório para análise, o que é lento e representa apenas um pequeno pedaço de terra. Os laboratórios têm acesso a sensores mais sofisticados que dependem de moléculas especiais para se ligar e medir íons, mas essas moléculas podem custar cerca de US$ 10.000 por grama.

"Os fazendeiros estão decidindo quanto fertilizante entregar, mas estão tomando decisões com base em informações limitadas", disse Young. "Mesmo os sensores caros precisam ser recalibrados com frequência, o que significa que não podem ser deixados no campo."

O novo design de Young muda a maneira como as informações são coletadas.

Ele e sua equipe estão desenvolvendo um sensor que mede a rapidez com que os íons se movem através de uma membrana, em vez de quão fortemente eles se ligam a ela. Usando uma corrente elétrica pulsada, esses dispositivos são mais sensíveis e confiáveis.

Young está prestando consultoria a fazendeiros do Missouri enquanto faz progressos na esperança de comercializar sensores que sejam baratos e práticos.

"Estamos desenvolvendo sensores portáteis para coletar medições em tempo real, bem como sensores que podem ser instalados em campo", disse Young. "Eles ainda não estão prontos para serem implantados, pois ainda estamos tendo alguns desafios, mas estão oferecendo um novo caminho a seguir."

Ele recentemente descreveu suas descobertas no ACS Omega . Os coautores foram Ryan Gettler, Shima Mehregan, Henry Koeing e Andie Kaess.